[其他]材料的沉积

说明书

本发明涉及材料的沉积，特别是涉及用于太阳能电池的半导体层的沉积。

在多层器件的制造中，顺序排列的半导体层逐层堆积，其中每一层对于整体结构各起着特殊的作用。

在典型的太阳能电池的情况下，该结构是一种分层薄片，其中，含有一个本征材料的中间层，它被夹在“n”型材料和“p”型材料各自的外层之间。

在一个反应容器中，每一层都可以由一种适当的气体混合物沉积出来。反应可以各种方式进行。例如，非晶硅可以由含有稀释剂和添加剂（即“掺杂剂”）的低等级和高等级的硅烷气体混合物来形成的，而“掺杂剂”是根据欲制备的薄层的设定特性来选用的。

在任何情况下，各层必须按顺序形成。因而，反应容器首先可以用来制备太阳能电池的外层，即一个“n”型层或者一个“p”型层。然后，该容器被抽真空，在已形成的“n”型层或“p”型层上面，制备一个本征层，或“i”型层。

遗憾的是，在通常情况下，由于交叉污染，在“i”型层中产生了一定量的不良掺杂。特别是，就非晶硅太阳能电池而言，当乙硼烷被用来作为形成P型层的气体掺杂剂时，乙硼烷不可能从该真空系统中被完全清除，从而，使明显剂量的硼进入“i”型层中。结果，使硼在“i”型层表面聚集，并延伸到“i”型层中达几百个埃。遍及整个“i”型层，还有一种不良的残余掺杂效应。其结果，使太阳能电池在激发光谱的某个部分上的灵敏度降低。于是导至电池的光电能量转换效率的减少，电池的兰色灵敏度会被明显地削弱。

通常，容器的长期运行可能会导致半导体薄膜材料的沉积，可能含有粉末，这是人们所不希望的。这种沉积会增加交叉污染，并产生讨厌的剥落，这种剥落会造成沉积薄膜中的针孔。

虽然用加强排气和冲洗或者用反掺杂的方法可以减少污染，但这些工艺成本高，耗时而且并不总是可靠。另外，反掺杂工艺对制备太阳能电池各层的质量有不良影响。

为消除这种不良沉积，对于容器必须进行周期性冲洗。就某些容器的形状来说，这样清洗操作是非常困难的。

另外，典型的容器仅仅提供一个衬底表面，它或者是阴极，或者是阳极，在它上面可以沉积出高质量的，苻合器件要求的非晶硅。由于阴极和阳极之间的表面积有很大的差别，这一系统是不对称的。这种不对称性，实际上不可能在两者表面同时形成符合器件要求的沉积。该沉积系统的另一个常见的缺点是，衬底两端的沉积厚度常常不均匀，并且衬底周围的厚度也常常有明显的差异。这种厚度的变化是很大的缺点。

因此，本发明的一个目的就是促进材料的沉积，特别是按顺序的多层材料的沉积。亦即是促进构成太阳能电池的非晶硅层的沉积。

本发明的另一个目的是使硅的效应提高，并在薄层的形成过程中，限制薄层之间的交叉污染。其中一个类似的目的是为了制备多层结构的非晶硅的层状结构。另一个相应目的是限制多层结构中本征层的不良掺杂，特别是对于非晶硅太阳能电池而言。

本发明的另一个相应目的是削弱在形成某一层时所使用的气体掺杂剂对其邻接层的影响程度，特别是对于非晶硅太阳能电池的“i”型层而言。还有另一个相应目的是特别克服在多层结构中不良性的转移掺杂，这种掺杂会降低太阳能电池的光谱灵敬度。

本发明的另一个目的是清除清洗容器的必要性。还有另一个目的是消除由于聚集的沉积物的剥落而产生的薄膜不均匀性和“针孔”。

本发明的更进一步的目的是限制对排气和清洗的需要，以减少在多层结构形成期间所造成的交叉污染。

本发明的更进一步的目的是为避免对薄层的反掺杂的需要，以克服由于有害掺杂剂的误入而产生的有害效应。

本发明还有另一个目的是在某个规定式样的容器中获得更高的生产能力，即增加表面面积，这取决于每单位时间内所获得的符合器件要求的沉积数量。相应的目的是同时在阴极和阳极衬底上获得符合器件要求的沉积量。

另一方面，还要减少容器壁的漏气，使整个衬底上有较均匀的温度分布，在整个衬底上获得厚度和其它特性都适当均匀的材料沉积。

还有其它的目的就是获得一个系统，它可以被用来进行化学汽相沉积和辉光放电沉积;采用能使电极上产生均匀沉积的加热对称表面的方法，可在活动衬底的较大的百分比面积上获得垂直方向的沉积，而没有横向污染。

为实现上述目的和相应的目的，本发明提出了一种方法和装置，该装置由一个或多个盒式载体组成，每个载体包括一个或多个衬底，该装置被用来获得特定的材料沉积物，该沉积物是来源于被引入到盒式载体中的一种指定的气体混合物。